La estación generadora JEA Northside en Jacksonville , Florida, es una importante planta de energía , una de las tres plantas de energía que posee y opera JEA , el servicio de servicios públicos municipales de Jacksonville. Produce electricidad quemando carbón y coque de petróleo en las Unidades 1 y 2 , que anteriormente eran las cámaras de combustión de lecho fluidizado circulante (CFB) más grandes del mundo. Estas cámaras de combustión, terminadas en 2002 y con una potencia de 297,5 megavatios cada una, [1] [2] producen suficiente electricidad para iluminar más de 250.000 hogares. [3] Además, la Unidad ST3 produce 505 megavatios de electricidad quemando fueloil residual y/o gas natural . [4]
La estación generadora Northside está ubicada al noreste del intercambio de la Interestatal 295 y la State Road 105 en la ciudad de Jacksonville, Florida. Se encuentra a 13,7 km (8,5 millas) de la costa del Océano Atlántico , en la orilla norte de un canal trasero del río St. Johns , que se utiliza como vía fluvial para el suministro de combustible y como fuente de agua de refrigeración. La Estación Generadora Northside también limita con la Reserva Histórica y Ecológica de Timucuan , que consta de humedales del norte de Florida y contiene sitios históricos de los pueblos Timucua .
La Estación Generadora Northside comenzó a producir electricidad para Jacksonville en marzo de 1966 con petróleo como único combustible, cuando se instaló la antigua Unidad 1 , con una potencia de 275 megavatios. En junio de 1972 se inauguró una Unidad 2 similar, [1] pero tuvo que cerrarse en 1983 debido a problemas importantes en la caldera. [4] Una ampliación de la planta en 1977 añadió una Unidad 3 de 564 megavatios , que todavía está en funcionamiento hoy. Esta expansión permitió el uso de combustibles de petróleo y gas natural. En 1996, JEA se comprometió a reducir ciertos contaminantes de la Estación Northside en al menos un 10% cuando mejoró la Unidad 2 (no funcional en ese momento) y la Unidad 1 mediante la introducción de la nueva tecnología de carbón limpio . [3] Esta actualización más reciente fue financiada por JEA (234 millones de dólares ) y el Departamento de Energía de EE. UU. (75 millones de dólares ). [4] La sincronización inicial se logró para la Unidad 2 el 19 de febrero de 2002 y para la Unidad 1 el 29 de mayo de 2002. [4] Como resultado, la instalación genera ahora significativamente más energía.
La tecnología CFB es un método avanzado para quemar carbón y otros combustibles de manera eficiente y al mismo tiempo eliminar las emisiones al aire dentro del sofisticado sistema de combustión. La tecnología CFB proporciona flexibilidad en las operaciones de servicios públicos porque se puede utilizar una amplia variedad de combustibles sólidos, incluido el carbón con alto contenido de azufre y cenizas y el coque de petróleo . [5]
En una cámara de combustión CFB, se inyecta carbón u otros combustibles, aire y piedra caliza triturada u otros sorbentes en la parte inferior de la cámara de combustión para la quema inicial del combustible. En realidad, la combustión ocurre en un lecho de combustible, sorbente y partículas de ceniza que se fluidizan mediante boquillas de aire en el fondo de la cámara de combustión. El aire expande el lecho, crea turbulencia para mejorar la mezcla y proporciona la mayor parte del oxígeno necesario para la combustión del combustible. A medida que las partículas de combustible disminuyen de tamaño debido a la combustión y la rotura, se transportan más arriba en la cámara de combustión, donde se inyecta aire adicional. A medida que las partículas continúan disminuyendo de tamaño, el combustible sin reaccionar, las cenizas y las partículas finas de piedra caliza se eliminan de la cámara de combustión, se recogen en un separador de partículas (también llamado ciclón) y se reciclan a la parte inferior de la cámara de combustión. Ésta es la naturaleza "circulante" de la cámara de combustión. Los drenajes en el fondo de la cámara de combustión eliminan una fracción del lecho compuesto principalmente de cenizas mientras se agrega nuevo combustible y sorbente. Las cenizas de combustión son adecuadas para usos beneficiosos, como material de construcción de carreteras , fertilizantes agrícolas y recuperación de áreas de minería a cielo abierto . [5]
La piedra caliza captura hasta el 98% de las impurezas de azufre liberadas por el combustible. [6] Cuando se calienta en la cámara de combustión CFB, la piedra caliza, que consiste principalmente en carbonato de calcio (CaCO 3 ), se convierte en óxido de calcio (CaO) y CO 2 . El CaO reacciona con el SO 2 del combustible quemado para formar sulfato de calcio (CaSO 4 ), un material inerte que se elimina con las cenizas de combustión. La eficiencia de combustión de la cámara de combustión CFB permite que el combustible se queme a una temperatura relativamente baja de aproximadamente 1,650 °F (900 °C), reduciendo así la formación de NOx en aproximadamente un 60 % en comparación con las tecnologías convencionales que funcionan con carbón. [6] Más del 99% de las emisiones de partículas en los gases de combustión se eliminan aguas abajo de la cámara de combustión mediante un precipitador electrostático o un filtro de tela (cámara de bolsas). [5]
La cámara de combustión calentada convierte el agua de los tubos que recubren las paredes de la cámara de combustión en vapor a alta presión. Luego, el vapor se sobrecalienta en haces de tubos colocados en la corriente de circulación de sólidos y en la corriente de gases de combustión . El vapor sobrecalentado impulsa una turbina-generador de vapor para producir electricidad en un ciclo de vapor convencional.
La planta utiliza un descargador de barcos continuo, el único de su tipo en los Estados Unidos continentales. El combustible sólido se transfiere desde barcazas al sistema transportador de combustible, que a su vez lo transporta a los dos domos de almacenamiento de combustible más grandes de América del Norte. [3] El coque de petróleo y el carbón viajan desde el barco hasta las cúpulas en unos veinte minutos, completamente dentro de un sistema sellado para evitar que las partículas de polvo escapen al entorno circundante.
El agua es entregada por un canal de entrada elevado desde el canal trasero del río St. Johns para enfriar los condensadores de la estación, después de lo cual el agua regresa al canal trasero. Esta agua de refrigeración no se mezcla con otras corrientes líquidas del proceso mientras está en contacto con los condensadores. Debido a que la Unidad 2 ha estado fuera de servicio desde 1983, la demanda real de agua de refrigeración de la Estación Generadora Northside a plena carga desde entonces ha sido de aproximadamente 620 millones de galones estadounidenses por día (Mgd), o 430,700 galones estadounidenses (1,630 m 3 ) por día. minuto , para operar las Unidades 1 y 3. La operación de toda la planta de 3 unidades se produjo sólo desde aproximadamente 1978 hasta 1980. Durante ese tiempo, la demanda de agua de refrigeración fue de aproximadamente 827 Mgd (574.000 galones estadounidenses (2.170 m 3 ) por minuto). : 24,5% para la Unidad 1, 24,5% para la Unidad 2 y 51% para la Unidad 3. Esta cantidad de agua superficial suministrada a la estación fue aproximadamente el 10% del flujo promedio que pasa por el canal posterior del río St. Johns. [7]
Antes de pasar por los condensadores, el agua de refrigeración sin contacto en la estación generadora Northside se trata de forma intermitente con un biocida para evitar el crecimiento biológico en los tubos del intercambiador de calor. Se utiliza hipoclorito de sodio (NaOCl) y ocasionalmente bromuro de sodio (NaBr). El tratamiento no se realiza más de 2 horas por día por unidad operativa. El St. Johns River Power Park aprovecha el lado de descarga de los condensadores de la estación generadora Northside para obtener reposición de la torre de enfriamiento . El flujo promedio de agua superficial suministrado al sistema de rechazo de calor de Power Park es de 50 Mgd (34,400 galones estadounidenses (130 m 3 ) por minuto). Aproximadamente el 25% de esta agua superficial se evapora a la atmósfera desde las torres de refrigeración. La purga de la torre de enfriamiento se devuelve al depósito colector de descarga de la estación generadora Northside. La temperatura promedio diaria de purga de la torre de enfriamiento se limita a 96 °F (36 °C). [7]
Se realizaron pruebas de emisiones preliminares en las Unidades 1 y 2 durante el verano de 2002. Las pruebas se realizaron en ambas unidades que queman carbón y coque de petróleo. Los resultados se resumen en la siguiente tabla. Los resultados de emisiones de ambas unidades cumplieron con todos los requisitos de emisiones de partículas, SO 2 , gases ácidos y metales pesados. [8]
El hollín proveniente de la estación generadora JEA Northside ha llevado a Distribution and Auto Services Inc. a amenazar con abandonar el área de Jacksonville si el problema persiste. Las empresas de procesamiento de vehículos, como Auto Services Inc., preparan automóviles para los concesionarios limpiándolos, inspeccionándolos, personalizándolos y reparando defectos. En 2001, estas empresas en Jacksonville procesaron 579.924 vehículos. Auto Services Inc. tuvo que lavar 50.000 coches para eliminar el hollín, según la carta del abogado de la empresa de 2002. El hollín no causó ningún daño a los vehículos, pero una lluvia radiactiva que se producía durante una llovizna o cuando se formaba rocío en los vehículos podía liberar ácido. que estropean los equipos de plástico, decía la carta. La JEA pagó 82.000 dólares a la empresa procesadora de vehículos para cubrir el coste del lavado de automóviles durante el verano de 2002, según el portavoz de la JEA. [9]
